Лабораторный практикум по теплоснабжению. - 3 стр.

UptoLike

Рубрика: 

тока с изменением давления и показывает, что с возраста-
нием давления газа скорость и кинетическая энергия газа
всегда уменьшаются и наоборот, с уменьшением давления
скорость и кинетическая энергия газа возрастают. Сопло
это канал, где газ ускоряется, и, следовательно, понижается
его давление и температура. Существует связь между фор-
мой сопла и скоростью
течения [1]. Если скорость в сопле
дозвуковая, то сопло должно иметь сужающуюся часть.
Истечение из сосуда неограниченной емкостиэто
направленное перемещение газа с начальной скоростью,
равной нулю, т.е. W
1
= 0. При этом теоретическую скорость
в выходном сечении сопла W
T
и расход газа G
T
можно
вычислить по формулам:
или
где Р
1
,Т
1
, i
1
давление, температура и энтальпия газа в
сосуде, из которого газ вытекает;
Р
2
и i
2
давление и энтальпия газа в выходном сече-
нии сопла ( на «срезе»);
F
c
- площадь выходного сечения сопла,
[W]=1м/с; [G] = 1 кг/с.
При экспериментальном исследовании истечения га-
зов из сужающегося сопла было обнаружено, что невоз-
можно получить давление газа в выходном сечении сопла
ниже некоторого критического давления. Этому критиче-
скому давлению соответствует максимальный расход газа
через сопло. Отношение критического давления к началь-
ному давлению
на входе в сопло может быть определено по
формуле
Это означает, что критическое отношение давлений
зависит только от рода газа и для конкретного газа является
постоянным.
Для двухатомных газов и воздуха К=1,4 и β
к
0,528.
Для одноатомных газов К
1,66; β0,489. Для трех- и мно-
гоатомных газов К
1,3; β0,546. Если давление среды за
соплом понижать до давлений, меньших Р
к
, то это не по-
влияет на давление газа на срезе сужающегося сопла Р
2
.
Оно будет оставаться постоянным и G
max
=G
к
, а скорость
истечения из сужающегося сопла при Р
2
=Р
к
будет также
оставаться постоянной и равной местной скорости звука
где Т
К
температура на выходе из сужающегося со-
пла ( в «критическом» сечении).
Постоянный критический перепад давлений объясня-
ется характером распространения возмущения в среде. Из-
вестно, что любое слабое возмущение, в том числе и изме-
)8(1
1
2
1
1
2
1
=
k
k
T
P
P
RT
K
K
W
)10(,
1
2
1
1
2
/2
1
2
1
2
1
=
+
K
K
K
CT
P
P
P
P
RT
P
K
K
FG
)11(.
1
2
1
1
+
==
К
К
К
К
КР
Р
β
)12(,
1
2
1
RT
K
K
KRTW
KKK
+
===
α
)9(;)(2
21
iiW
T
=
тока с изменением давления и показывает, что с возраста-                            Fc - площадь выходного сечения сопла,
нием давления газа скорость и кинетическая энергия газа                             [W]=1м/с; [G] = 1 кг/с.
всегда уменьшаются и наоборот, с уменьшением давления                               При экспериментальном исследовании истечения га-
скорость и кинетическая энергия газа возрастают. Сопло –                       зов из сужающегося сопла было обнаружено, что невоз-
это канал, где газ ускоряется, и, следовательно, понижается                    можно получить давление газа в выходном сечении сопла
его давление и температура. Существует связь между фор-                        ниже некоторого критического давления. Этому критиче-
мой сопла и скоростью течения [1]. Если скорость в сопле                       скому давлению соответствует максимальный расход газа
дозвуковая, то сопло должно иметь сужающуюся часть.                            через сопло. Отношение критического давления к началь-
     Истечение из сосуда неограниченной емкости – это                          ному давлению на входе в сопло может быть определено по
направленное перемещение газа с начальной скоростью,                           формуле
равной нулю, т.е. W1= 0. При этом теоретическую скорость                                                            К
                                                                                   Р К                 ⎛   2   ⎞   К −1
в выходном сечении сопла WT и расход газа GT можно                                       =   β   К   = ⎜       ⎟          .          ( 11 )
вычислить по формулам:                                                             Р 1                 ⎝ К + 1 ⎠

                                                                                    Это означает, что критическое отношение давлений
                                         ⎡                 k −1
                                                                  ⎤
                        K                ⎢ 1 − ⎛⎜ P 2 ⎞⎟
                                                             k
                                                                  ⎥            зависит только от рода газа и для конкретного газа является
     W       =    2          RT                 ⎜ P ⎟                  (8 )    постоянным.
         T
                       K − 1
                                     1
                                         ⎢      ⎝ 1 ⎠             ⎥
                                         ⎢⎣                       ⎥⎦                Для двухатомных газов и воздуха К=1,4 и βк≈0,528.
                                                                               Для одноатомных газов К≈1,66; β≈0,489. Для трех- и мно-
                                                                               гоатомных газов К≈1,3; β≈0,546. Если давление среды за
                      WT = 2(i1 −i2);                                    (9)   соплом понижать до давлений, меньших Рк, то это не по-
                                                                               влияет на давление газа на срезе сужающегося сопла Р2.
     или                                                                       Оно будет оставаться постоянным и Gmax=Gк, а скорость
                                                                               истечения из сужающегося сопла при Р2=Рк будет также
                                                                               оставаться постоянной и равной местной скорости звука
                                ⎡ 2/ K          K+1
                                                    ⎤                                                         2K
                        K P ⎢⎛ P2 ⎞
                                 2
                                          ⎛ P2 ⎞ K ⎥                                 WK = α K = KRTK =            RT1 ,             (12)
             GT = FC 2     •    1
                                  ⎜ ⎟ −⎜⎜ ⎟⎟ ,                          (10)                                 K +1
                       K −1 RT1 ⎢⎜⎝ P1 ⎟⎠ ⎝ P1 ⎠ ⎥
                                ⎢⎣                  ⎦⎥
                                                                                     где ТК – температура на выходе из сужающегося со-
     где Р1,Т1, i1 – давление, температура и энтальпия газа в                  пла ( в «критическом» сечении).
сосуде, из которого газ вытекает;                                                    Постоянный критический перепад давлений объясня-
      Р2 и i2 – давление и энтальпия газа в выходном сече-                     ется характером распространения возмущения в среде. Из-
нии сопла ( на «срезе»);                                                       вестно, что любое слабое возмущение, в том числе и изме-